分形原理评估特殊曲线测量精度——以海岸线为例

特长曲线的高精度测量处理一直是地理信息数据处理的难题.海岸线作为空间数据中的最长动态曲线之一,其数据精度依赖于海岸线测量点的采样和分形.本文海岸线测量采用了高精度测量方法;同时基于海岸线分形原理,可以采用增加采样点的方法来提高海岸线的测量精度;最终采用Beizer曲线方法对数据进行加工,生成最佳高精度海岸线.     

GIS支持下的辽宁省海岸线分形特征研究

为加强对辽宁省海岸线分形分维的认识与理解,以2017年辽宁省调查统计岸线为基础数据,采用网格法计算了辽宁省及其沿海6市海岸线的分形维数,对其几何学特征和空间分布规律进行了研究。结果表明:辽宁全省及沿海丹东、大连、营口、盘锦、锦州和葫芦岛6市调查统计岸线具有分形性质,分维遵循分形地貌学中的合并原理,分维值分别为1.143 1、1.108 5、1.163 4、1.116 1、1.110 3、1.105 4和1.101 3。沿岸用海活动改变了原有岸线的自然形态,一定程度上导致辽宁全省及沿海各市海岸线的分维值都有所增加,其中盘锦市、营口市海岸线的分形维数变化最大,大连市海岸线分形维数变化最小。     

顾及海岸线地理弯曲特征约束的可控分形插值方法

针对海岸线分形插值缺乏地理特征约束和分形过程不可控的局限,提出了一种顾及海岸线地理弯曲特征约束的可控分形插值方法。首先,根据不同海岸地貌类型所呈现的不同弯曲特征和分形特征,对海岸线进行地貌单元划分,将传统的整体分形插值变换为以海岸线地貌弯曲特征为划分单元的分段插值组合;其次,利用一维随机中点移位法对各划分单元分别进行插值,并结合各划分单元的弯曲特征对分形参量分别进行约束控制,以保持海岸线不同地貌单元的弯曲特征;最后,将各插值单元顺次连接起来得到最终插值曲线。实验结果表明,所提方法能够很好地顾及海岸线不同地貌单元的弯曲特征和分形特征,且分形插值过程可控。     

青海西部土地利用格局时空变化分析

本文以西部测图成果数据为基础,经拓扑检查与纠正、合并、裁剪、拼接、相交及化简等空间数据处理后得到青海省西部两县对比数据,将所得矢量数据转入ArcInfo中,对两期数据进行空间叠置分析,获得土地利用变化的空间数据与属性数据,构建分形指数模型、地类图斑格局指数模型,计算各地类的分形维值、稳定性指数及景观格局指数,根据复杂程度和稳定性指数对两县的地类进行排序,并根据各景观格局指数,分析8年间两县的土地利用格局变化和生态学意义。     

基于遥感影像的南通市海岸带变迁分析

基于GIS、RS技术,提取了南通市1986-2016年的6期海岸线,从海岸线的类型分布、长度消长、空间变迁、分形维数等多个角度,对南通市海岸带变迁进行分析。结果表明,近30年来,南通市海岸线变化显著,长度累计增长67.78km,岸线类型主要是自然岸线向人工岸线转化;南通市海岸带主要以向海扩张为主,陆地面积增长约637.237 7km2,海岸带地貌类型转变明显,主要表现为大面积滩涂转变为盐田、养殖池和建筑用地。使用网格法计算了南通市各时期海岸线的分形维数。总体来看,分形维数保持缓慢增大趋势,2006年以后开始显著增加,说明海岸线趋于复杂,大规模的近海工程建设是分形维数变化的主要因素。基于分析结果认为,人类的近海活动是造成南通市海岸带变迁的最主要的驱动力因素。     

海岸线变化趋势预测方法研究与系统实现

建立海岸线预测系统是为了实现海岸线预测的量化和自动化。系统分由三个部分组成:遥感影像海岸线边缘提取与矢量化、海岸线相关因子计算(变化速率与分维度)和海岸线变化趋势预测。以海岸线遥感影像为数据,通过八邻域法海岸线边缘提取及矢量化、海岸线相关因子计算两个功能模块的处理,基于GM(1,1)模型的海岸线变化趋势预测模块对输入的四期矢量海岸线数据建立GM(1,1)模型,根据用户输入的预测原点和预测精度,得到若干预测点,继而得到预测的海岸线轮廓。系统采用C#语言基于ESR I ArcOb jects的开发来实现。该系统在辽宁省国土资源规划地理信息系统中得到应用和推广。     

象山港岸区海岸线时空变化分析

提取1996—2021年象山港岸6期遥感影像的海岸线信息,计算对应的海岸线变迁强度、海岸线分形维数、陆域面积变化以及海岸线人工化指数,探索象山港区海岸线的时空变化并对其进行分析。结果表明：(1)象山港岸海岸线长度变化明显,岸线长度在2001年之后不断缩减且缩减趋势明显;(2)在自然与人类活动的影响下,象山港海岸线形态发生了较大的变化,2001年前海岸线曲折复杂,2001年后,海岸线分形维数不断减小,人类活动对海岸线的影响逐渐变大,岸线不断趋于平滑;(3)研究时段内,该区域陆域面积不断扩大,海岸线不断向海洋延伸;(4)人工岸线比重不断增加,人类活动的影响区域不断变大,到2021年,人工岸线达总岸线长度的80%以上,人工岸线比重预计在未来还会不断升高。     

MapInfo与ArcView GIS 软件在线体分形分析中的应用

对海岸线、断层系等线体的分形研究来说 ,网格法较为常用 ,但是传统的手工操作不仅费时费力 ,而且精度不高。结合该领域国际分形研究进展 ,系统介绍了 Map Info与 Arc View GIS软件在线体网格分形分析中的具体应用 ,通过分析比较指出该方法不仅简单易操作 ,而且其计算结果的精度更高     

顾及最大绝对误差的频率域矢量数据压缩算法

针对传统的基于离散余弦变换（discrete cosine transform,DCT）的矢量数据压缩算法局部误差较大和计算复杂度高的问题,提出了一种顾及矢量数据最大绝对误差的快速近似DCT压缩方法。首先,结合现有矢量数据拓扑关系,构造矢量数据块;其次,根据近似DCT变换正交性的特点,计算约定矩阵的最优化解,将计算复杂度最低的解设为近似DCT变换的转换矩阵;最后,结合矢量数据近似DCT变换和精确DCT变换的总能量差,计算重构数据的最大绝对误差,对超过误差阈值的数据进行三次样条插值,最大限度地保证矢量数据精度。实验结果表明,该方法计算复杂度较低,压缩速度快,在降低压缩率的同时,能较好地保持空间数据的拓扑关系和数据精度。     

基于GIS和分形的云南省富宁县交通网络研究

应用ArcGIS数字化了云南省富宁县扫描地图,获得了该县各等级公路的矢量数据;以县城为中心,计算出该县公路网的长度-半径分数维为1.409 9,结果显示该县公路网密度分布具有显著的分形特征,从县城向周围衰减;将公路矢量数据栅格化,计算出该县的路网分形维数为1.050 5,低于路网规划的1.585;山地地形是该县路网覆盖度较低的主要成因,基于SRTM DEM数据,得出该县坡度≤6°的土地仅占6.435%,地形崎岖导致公路建设的难度与成本增加;最后应用条带剖面法(swath profile),分析了该县广昆高速公路沿线的地形特征,总体地形自云南高原向广西丘陵降低,起伏大,沿线地貌可划分为西部小起伏中山、中部小起伏低山和东部小起伏低山丘陵三段。     

改进的双向缓冲海岸线综合方法研究

文章分析了海岸线综合现有常用方法的优点及不足,以栅格双向缓冲海岸线综合方法(即大地线粘连变换的海岸线综合)为基础,对其存在的问题进行改进,分别对单要素和多要素特征点进行提取和排序,形成一种面向海洋划界的海岸线综合方法。通过实验分析证明该方法能使综合后的海岸线特征点精确匹配到原始海岸线矢量点位上,符合"扩大陆地、缩小海域"和"点位精确性"一般海岸线综合原则。     

基于空间方向相似性的面状矢量空间数据匹配算法

数据一致性匹配处理技术是空间数据融合中的关键技术。采用方向关系矩阵模型进行空间方向关系描述,讨论了一般情况下的空间方向相似性计算,提出了基于空间方向相似性的矢量数据匹配算法流程。最后,以面状目标为研究对象,以某地局部地区居民地数据为例,对基于空间方向相似性的矢量数据匹配算法进行了试验与分析。     

基于空间方向相似性的面状矢量空间数据匹配算法

数据一致性匹配处理技术是空间数据融合中的关键技术.采用方向关系矩阵模型进行空间方向关系描述,讲座了一般情况下的这间方向相似性计算,提出了基于空间方向相似性的矢量数据匹配算法流程.最后,以面状目标为研究对象,以某地局部地区居民地数据为例,对基于空间方向相似性的矢量数据匹配算法进行了试验与分析.     

一种利用改进的扫描线算法计算拓扑关系的方法

针对以往拓扑关系计算方法的缺陷,提出一种利用改进的扫描线算法计算矢量数据拓扑关系的算法(TCBSL)。该算法以平面扫描转换法的思想为核心,通过改进扫描线算法结构,并引入拓扑关系判别参数,实现了较为高效地计算矢量数据空间实体之间的拓扑关系。此外,以该算法思想为依据,利用eclipse构建了矢量数据拓扑关系计算模型,并利用该模型对深圳市OSM矢量数据进行实验。实验显示,该算法可以较为正确地计算点线、点面、线线、线面及面面之间的拓扑关系,且效率较高,易于计算机系统的实现。     

基于GIS的水系提取方法与分析

通过利用ArcView和Erdas软件分别进行了矢量与栅格文件的处理，讨论并实现了从DEM获取各级水系的长度、数目、密度及流域面积等参数，同时计算了水系的分形维数。为进行更进一步的水系分析奠定了基础。     

基于GIS流域地貌形态特征分形与计算方法研究

提出了基于GIS平台流域地貌特征分形信息维数的计算模型;探讨了地貌分形信息维数的计算方法,并采用Avenue语言开发了基于Arcview环境下流域地貌特征分形信息维数计算软件,并对长江流域弹子溪小流域地貌分形信息维数和数据无标度区进行了计算和深入分析。     

云环境下海量矢量数据叠置分析方法研究

针对当前单机环境下海量矢量数据叠置分析效率低的问题,提出了云环境下海量矢量数据并行叠置分析方法;设计了海量矢量数据在云环境下的存储模型GeoWKT;基于该模型研究了云环境下海量矢量数据并行划分方法,有效避免了云环境下并行叠置计算中负载不均引起的计算效率低的问题,为数据密集与计算密集型并行叠置计算提供了新的尝试。实验结果表明,相较于传统的单机GIS软件,该方法在保证计算结果正确性的同时,显著提高了叠置分析的计算效率,证明了本文提出的基于云环境下海量矢量数据并行叠置分析方法的正确性和有效性。     

基于席尔宾斯基垫片的GIS矢量数据置乱方法

为提高GIS矢量数据在数据传输过程中的隐蔽性,该文结合分形模型席尔宾斯基垫片变换技术,通过对要素点集合中每个点的位置进行置乱处理,实现了一种针对GIS线面图层数据的置乱方法,并基于置乱度的置乱效果评价方法,明确了置乱效果与分形维数之间的正相关关系。实验表明:该方法保持了有效的数据格式和整体形态的相似性,具有较好的隐蔽性和迷惑性;在满足处理效率和隐蔽性应用需求的前提下,可有效保障矢量地理数据在数据传输、数据托管服务、封装存储中的安全性。     

3维数字地球快速缓冲区分析算法

提出一种应用在3维数字地球中的通过图形处理器(GPU)快速实现矢量数据缓冲区分析的算法。使用一张4通道的纹理图作为容器将地理实体的矢量数据传入GPU,利用GPU的高效并行特性,将目标缓冲区纹理中的每个像素所对应的矢量坐标与原实体进行距离量算,在一次渲染中得到缓冲区纹理,最后提取出缓冲区纹理的边界。选择中国的流域和湖泊矢量数据,将本文算法与两种传统的CPU算法进行了缓冲区分析计算、测试和对比。结果显示,本文算法相对于传统矢量算法效率提高了9—16倍,相对于传统栅格算法效率提高11—20倍。实验证明,该算法计算简单,效果明显,特别是随着数据量增大,缓冲区计算速度显著优于传统算法,并能有效解决传统矢量法缓冲区分析中的数据自相交问题。     

海岸线自动综合方法综述

线要素自动综合一直是自动制图综合中的重要研究内容.对海图线要素的自动综合背景、现状和发展方向进行了论述,对数字海图要素的自动选取方法进行了研究,并分析了海岸线制图综合的基本原则和分形、分维方法在海岸线自动综合中的应用.在对线状要素的分布规律和特征以及制图综合指标的确定进行研究的基础上,提出了海岸线自动综合的量化、模型化、算法化的一些具体实现方法,初步实现了一定程度上的海岸线自动综合.